Mit den 32 Ventilen war der 240-PS starke Mondial somit eigentlich mit den gleichen technischen Neuerungen ausgestattet wie der 308. Das Ergebnis war ein starkes Triebwerk, das die sportlichen Eigenschaften des Wagens hervorheben konnte.

Der Mondial Quattrovalvole folgte im Jahr 1982 auf den Mondial 8. Mit dem Quattrovalvole-Modell folgte man der Richtung von vier Ventilen pro Zylinder, anstelle der zwei Ventile, die im Vorgängermodell zu finden waren. Diese vier Ventile pro Zylinder führten zu einer bedeutenden Leistungssteigerung und somit zu besserer Straßenperformance, was bezüglich des Mondial 8 immer wieder Kritik hervorgerufen hatte, auch wenn der Wagen seiner Konkurrenz damals weit voraus war.

Abgesehen von den vier Ventilen pro Zylinder war das V8-Triebwerk des Mondial Quattrovalvole im Wesentlichen jenes, das auch im Mondial 8 Modell zum Einsatz kam: Bosch K Jetronic Einspritzanlage und elektronische Marelli MED 803A Digiplex Zündanlage. Die Leistung wurde mit 235 PS für die europäischen Märkte und mit 230 PS für den US-Markt angegeben: 90 Grad, zwei obenliegende Nockenwellen pro Zylinderreihe, 2.926ccm, Bohrung und Hub vom 81 und 71 Millimeter mit Trockensumpfschmierung und der werksinternen Bezeichnung F 105 A 100 für die europäischen Wagen. Im Motorraum kann das Quattrovalvole-Triebwerk an dem eleganten roten Lack des Einlasskrümmers, mit Aluminiumrippen und der Aufschrift Ferrari Quattrovalvole erkannt werden.

Das quer montierte Triebwerk war an ein 5-Gang Synchrongetriebe verbunden, das unter und hinter der Sumpfschmierung lag. Die Übersetzungen wurden verändert, um den Eigenschaften des Vierventiltriebwerks zu entsprechen. Er war mit Einzelradaufhängung mit Querlenkern, Schraubenfedern und hydraulischen Stoßdämpfern ausgestattet und verfügte vorne und hinten über Querstabilisatoren.

Wie auch die zu diesem Zeitpunkt aktuellen 2-Sitzer Modelle so war auch der Mondial Quattrovalvole links- und rechtsgesteuert sowie in verschiedenen Weltmarktausführungen erhältlich. Die Mondial Quattrovalvole Modelle wurden vor der Fahrgestellnummer 75.000 gefertigt, von wo ab man gerade und ungerade Nummern für die Fahrgestelle verwendete. Alle Wagen dieser Serie tragen ungerade Fahrgestellnummern. 1.145 Exemplare wurden von 1982 bis 1985 – mit den Fahrgestellnummern 41737 bis 59131 – gefertigt.